21 세기에는 전체 인간 사회에서 에너지 소비가 점차 주목 받고 있습니다. 조명에 대한 기본 수요 때문에 더 많은 조명을 생성하기 위해 더 많은 에너지를 사용하는 방법은 새로운 조명 기술을 연구하는 데 큰 원동력이되었습니다. 원래의 연료 조명에서부터 백열 램프, 형광등, 다양한 발광 물질에 이르기까지 LED 조명 기술이 등장했습니다. 오늘날의 사회에서 다양한 미디어 장치의 조명 환경 요구 사항을 차별화하면 다양한 고휘도 LED를 조명에 사용하는 방법에 대한 인간의 탐구가 더욱 촉진됩니다. 조명 분야에서의 LED 적용은 많은 주목을 받았다.
LED 기본 원리 및 성능 특성
먼저, LED의 기본 원리와 성능 특성을 소개합시다. LED의 기본 구조는 전계 발광 반도체 재료로 납 선반 위에 놓여진 다음에 에폭시 수지로 밀봉되어 내부 코어를 보호합니다. 따라서, LED는 우수한 내진 성능을 갖는다. 발광 다이오드의 코어 부는 p 형 반도체와 n 형 반도체로 이루어진 웨이퍼이고, p 형 반도체와 n 형 반도체 사이의 전이 층을 PN 접합이라한다. 반도체 물질의 일부 PN 접합에서, 주입 된 소수 캐리어는 다수 캐리어와 재결합하여 과도한 에너지를 빛의 형태로 방출함으로써 전기 에너지를 광 에너지로 직접 변환한다. PN 접합은 역 전압을 추가하고 소수 캐리어는 주입하기 어렵 기 때문에 빛을 방출하지 않습니다. 순방향 작동 상태 (즉, 순방향 전압이 양단에인가 됨) 일 때 전류가 LED의 양극에서 음극으로 흐를 때 반도체 결정은 자외선에서 적외선으로 서로 다른 색의 빛을 방출하고 빛의 강도는 전류와 관련이 있습니다.
LED 광원의 특징은 다음과 같습니다.
1. 전압 : LED 순방향 전도 작업 전압이 낮고, 저전압 전원으로 구동 될 수 있으며, 전원 전압은 최종 제품에 따라 달라지며 특히 공공 장소에 적합한 비교적 안전한 조명 장비입니다.
2. 효능 : 동일한 조도의 경우 동일한 조명 효과를 지닌 백열 램프에 비해 에너지 소비가 80 % 감소합니다.
3. 적용 분야 : 각 단위 LED 칩은 3 ~ 5mm 크기의 사각형으로 다양한 형태로 제작이 가능하며 다양한 환경에 적합하다.
4. 안정성 : 보통 100,000 시간, 빛 붕괴는 초기 50 %입니다.
5. 응답 시간 : 백열 램프의 응답 시간은 밀리 초이며 LED 램프의 응답 시간은 나노 초입니다.
6. 환경 오염 : 유해한 금속 수은이 없다.
7. 색상 : LED 색상 및 발광 효율은 LED를 만들기위한 재료 및 공정과 관련됩니다. 현재 빨강, 녹색, 파랑의 세 가지 기본 색상이 있습니다.
8. 가격 : 백열전 구에 비해 LED 가격이 비싸다. 몇몇 LED의 가격은 백열 램프의 가격과 비슷할 수 있습니다. 그러나 기술의 진보에 따라 가격 대비 성능 비율은 점차 향상 될 수 있습니다.
LED 드라이브 솔루션
LED의 출현 이후, LED는 큰 주목을 받았다. LED 드라이버 장치 및 드라이브 방법은 사람의 조명을 위해 LED를보다 효율적으로 구동하도록 지속적으로 업데이트되고 있습니다. 초기 DC / DC 스위칭 전원 공급 장치에서 차지 펌프에 이르기까지 로우 사이드 드라이브와 LDO는 비용이 많이 들기 때문에 사람들은 시장에서 핫스팟 인 다양한 애플리케이션에서 다른 드라이브 라인을 선택합니다. 휴대용 제품의 디스플레이 백라이트는 LED 백라이트 애플리케이션입니다. 주요 시장, 다음은 휴대용 제품의 백라이트 디스플레이를위한 것입니다, 몇 가지 일반적인 LED 드라이버 솔루션을 소개합니다.
1. 스텝 업 DC / DC 스위칭 전원 공급 장치로 LED 구동 가능
이 프로그램의 주요 특징은 낮은 입력 전압, 최저 0.7V (단일 셀 건전지)이다. 기술 개발의 관점에서 볼 때, 시리즈 형 드라이브는 더 일찍 나타나고, 기술은 더 성숙하며, 효율성은 더 높습니다. 전형적인 애플리케이션 회로가 그림 1에 나와있다.
그림 1 : LED 구동 스텝 업 DC / DC 스위칭 전원 공급 장치의 일반적인 애플리케이션 라인.
이 응용 모드에서 초기 드라이버 칩은 주로 전류 피드백 모드를 채택하고 LED의 전류는 VFB / Rb에 따라 결정된다. DC / DC 피드백 전압 VFB는 일반적으로 약 1.2V이며, 효율의 추가 개선을 제한한다. DC / DC 효율은 약 80 %이다. 이 애플리케이션에서는 실제 효율이 더 감소합니다. 기술 향상에 따라 VFB 전압을 0.1V 이내로 낮추면 운전 효율이 85 % 이상으로 향상 될 수 있습니다. 응용 프로그램 상태의 2-3 표시등이 켜집니다. 이 프로그램의 장점과 단점은 다음과 같습니다.
장점 : 그림 1과 같은 과전압 보호 기능 또는 전압 및 전류 피드백의 조합과 같은 몇 가지 새로운 기술 혁신을 통해 성숙한 기술, 비교적 낮은 비용, 높은 밝기의 균일 성 및 높은 안전 계수. 특히 대형 화면 디스플레이가있는 백라이트에 적합합니다. 스크린 백라이팅을 달성하기 위해서는 더 많은 LED가 필요하기 때문에 휘도 균일도와 균일 성은 직면해야하는 과제입니다.
단점 : 자체 인덕턴스를 적용하면 라인의 크기와 높이가 제한되고 엔지니어가 직면하지 않으려는 문제가 발생합니다. 특히 RF 부품 부근에서 EMI 처리가 발생하면 간섭을위한 특수 처리가 필요합니다. RF 수신. 감도가 감소되고 오디오 출력 전류와 같은 오디오 부분의 간섭조차도 사운드를 방해합니다. 또한이 애플리케이션의 경우, LED가 고장 나면 전체 LED 스트링이 실패하게되고, 이는 사람들이보고 싶지 않은 결과입니다.
2. 용량 성 차지 펌프 구동 모드
이는 비교적 새로운 운전 방식입니다. 간단히 말해, 용량 성 차지 펌프는 스위치 어레이와 오실레이터, 로직 및 비교 컨트롤러를 사용하여 에너지를 저장하는 전압 부스트 및 커패시터를 구현합니다. 고주파 동작으로 인해 소형 세라믹 커패시터 (1μF)를 사용할 수있어 공간과 비용을 최소화 할 수있다. 차지 펌프에는 정전압 모드와 정전류 모드의 두 가지 작동 모드가 있습니다.
1) 일정 전압 모드 차지 펌프. Shengbang Microelectronics의 SGM3110은 정전압 모드의 차지 펌프입니다. 정전압 모드 차지 펌프의 동작 특성으로 인해 높은 스위칭 주파수와 큰 피크 과도 전류를 갖는다. 따라서 엔지니어는 PCB 레이아웃에 특별한주의가 필요합니다. 주변 장치 커패시터는 가능한 한 디바이스 자체에 가깝도록해야합니다. 주변 배선은 가능한 짧아야합니다. 주변 PCB는 가능한 한 커야합니다. 주변 커패시터는 SGM3110의 접지에 직접 연결해야한다. 배선이 제한되어 있으면, 큰 PCB를 통해 통과 할 수 있습니다. 그리고 좋은 접지를위한 다중 비아.
효율 계산 방법 : η = Iout * Vout / Iin * Vin
소자 자체는 스위칭 손실과 커패시터 누설을 가지고 있기 때문에 실제 효율은 제조업체의 공정 기술과 관련된이 값보다 낮다. 이 LED 구동 모드를 사용할 때의 이점은 주변 라인을 단순화하고 제품 비용을 줄일 수 있다는 것입니다. 특히 소형 스크린의 경우, 1-2 개의 LED가 스크린 백라이트로 사용됩니다. 또는 플래시 드라이브로 사용되어 100mS에서 250mA의 전류 출력을 얻을 수 있습니다. 또는 유도 DC / DC 부스트 대신 간단한 DC / DC 5V 부스트 버전을 사용하여 비용 및 제품 EMI 문제를 줄일 수 있습니다. 단점은 단 2 배 부스트 모드가 있고 효율이 낮으며 대부분 효율이 70 % 미만이고 실제 사용 효율이 낮으며 상당 부분이 전류 제한 저항에서 소모된다는 것입니다. 여러 개의 LED를 구동 할 때 백라이트 일관성은 LED 및 전류 제한 저항의 정확도에 전적으로 의존합니다.
2) 정전류 모드 차지 펌프. Shengbang Microelectronics는 LED 구동의 효율을 더욱 향상시키기 위해 2008 년 2 분기에 1X, 1.5X 및 2X 부스트로 정전류 모드 차지 펌프 SGM3123을 출시했다. 정전류 모드 차지 펌프의 경우 내부 로직 제어를 통해 LED의 밝기를 동일하게 유지하면서 동시에 LED의 구동 효율을 가능한 한 향상시킬 수있다.
이 애플리케이션에서 LED의 밝기 일관성은 전류 미러 제어 기술에 의해 유지되고 각 채널의 LED 전류 오류는 2 %를 초과하지 않으며 1X, 1.5X 부스트 모드는 LED 구동 효율을 균형있게 만든다. LED가 큽니다. 일부 근무 시간에서는 운전 효율이 80 % 이상 보장 될 수 있습니다. 일반적인 어플리케이션 라인은 그림 2에 나와 있습니다.
그림 2 : 정전류 모드 차지 펌프 SGM3123의 일반적인 애플리케이션 라인.
다른 저항 값을 사용하여 LED 출력 전류를 설정하십시오 : ILED = Gain * VIset / RIset. 제조사마다 다른 게인 계수가 있습니다. 차지 펌프 기술의 혁신과 동시에 사람들은 LED를 사용하여 DC / DC에 비해 일련의 장점을 이끌어 내고 비용을 줄이며 드라이버 보드의 크기를 줄이고 EMI 간섭을 피할 수 있음을 발견했습니다.
3. 비용과 성능을 추구하기 위해 로우 사이드 LED 드라이버와 같은 다양한 구동 방식이 있습니다. 정전류 모드의 차지 펌프와 비교하여, 차지 펌프 부스트 만이 부족하고, 전류의 정전류 처리부가 동일하다. 비용 대비 전류 모드 차지 펌프 비율은 상대적으로 낮습니다. 단점은 급격한 큰 부하의 경우 배터리 전압이 3.6V와 같이 낮아질 때 순수 선형 프로세싱이 가능하다는 것입니다. 전화가 연결되어 전화를 걸거나 사진을 찍거나 MP3 재생 음악을 재생하거나 MP4를 재생합니다 비디오, 전압 변동을 일으킬 것입니다, 전압은 0.1 ~ 0.2V를 떨어 뜨릴 것입니다, 그러면 시스템 전압은 3으로 떨어집니다.
